Les minéraux

Diamants dans l'espace



Les diamants dans les météorites ont stimulé l'imagination des scientifiques


Communiqué de presse de la NASA et de JPL-Caltech - février 2008

La découverte de diamants dans des météorites a incité les scientifiques à réfléchir sérieusement à la façon dont ils pourraient se produire dans l'espace. Le concept de cet artiste montre une multitude de diamants à côté d'une étoile chaude. Image de la NASA / JPL-Caltech.

Les diamants peuvent être rares sur Terre, mais étonnamment communs dans l'espace - et les yeux infrarouges super-sensibles du télescope spatial Spitzer de la NASA sont parfaits pour les repérer, disent les scientifiques du NASA Ames Research Center à Moffett Field, en Californie.

À l'aide de simulations informatiques, les chercheurs ont développé une stratégie pour trouver des diamants dans l'espace qui n'ont qu'une taille d'un nanomètre (un milliardième de mètre). Ces gemmes sont environ 25 000 fois plus petites qu'un grain de sable, beaucoup trop petites pour une bague de fiançailles. Mais les astronomes pensent que ces minuscules particules pourraient fournir des informations précieuses sur la façon dont les molécules riches en carbone, la base de la vie sur Terre, se développent dans le cosmos.

Les scientifiques ont commencé à sérieusement réfléchir à la présence de diamants dans l'espace dans les années 1980, lorsque des études sur des météorites qui se sont écrasées sur Terre ont révélé de nombreux petits diamants de taille nanométrique. Les astronomes ont déterminé que 3% de tout le carbone trouvé dans les météorites provenait de nanodiamants. Si les météorites sont le reflet de la teneur en poussière dans l'espace extra-atmosphérique, les calculs montrent que seulement un gramme de poussière et de gaz dans un nuage cosmique pourrait contenir jusqu'à 10 000 trillions de nanodiamants.

"La question qui nous est toujours posée est, si les nanodiamants sont abondants dans l'espace, pourquoi ne les avons-nous pas vus plus souvent?" dit Charles Bauschlicher d'Ames Research Center. Ils n'ont été repérés que deux fois. "La vérité est que nous n'en savions tout simplement pas assez sur leurs propriétés infrarouges et électroniques pour détecter leur empreinte digitale."

Pour résoudre ce dilemme, Bauschlicher et son équipe de recherche ont utilisé un logiciel informatique pour simuler les conditions du milieu interstellaire - l'espace entre les étoiles - rempli de nanodiamants. Ils ont constaté que ces diamants spatiaux brillent de manière éclatante dans des gammes de lumière infrarouge de 3,4 à 3,5 microns et de 6 à 10 microns, où Spitzer est particulièrement sensible.

Les astronomes devraient pouvoir voir les diamants célestes en recherchant leurs «empreintes digitales infrarouges» uniques. Lorsque la lumière d'une étoile voisine zappe une molécule, ses liaisons s'étirent, se tordent et fléchissent, produisant une couleur distinctive de lumière infrarouge. Comme un prisme brisant la lumière blanche en arc-en-ciel, l'instrument de spectromètre infrarouge de Spitzer décompose la lumière infrarouge en ses composants, permettant aux scientifiques de voir la signature lumineuse de chaque molécule individuelle.

Les membres de l'équipe soupçonnent que plus de diamants n'ont pas encore été repérés dans l'espace parce que les astronomes n'ont pas cherché au bon endroit avec les bons instruments. Les diamants sont constitués d'atomes de carbone étroitement liés, il faut donc beaucoup de lumière ultraviolette à haute énergie pour faire plier et déplacer les liaisons diamant, produisant une empreinte infrarouge. Ainsi, les scientifiques ont conclu que le meilleur endroit pour voir l'éclat de la signature d'un diamant spatial est juste à côté d'une étoile chaude.

Une fois que les astronomes ont trouvé où chercher les nanodiamants, un autre mystère consiste à déterminer comment ils se forment dans l'environnement de l'espace interstellaire.

"Les diamants spatiaux sont formés dans des conditions très différentes de celles qui se forment sur Terre", explique Louis Allamandola, également d'Ames.

Il note que les diamants sur Terre se forment sous une pression immense, profondément à l'intérieur de la planète, où les températures sont également très élevées. Cependant, les diamants spatiaux se trouvent dans des nuages ​​moléculaires froids où les pressions sont des milliards de fois plus faibles et les températures sont inférieures à moins 240 degrés Celsius (moins 400 degrés Fahrenheit).

"Maintenant que nous savons où chercher des nanodiamants brillants, les télescopes infrarouges comme Spitzer peuvent nous aider à en savoir plus sur leur vie dans l'espace", explique Allamandola.

L'article de Bauschlicher sur ce sujet a été accepté pour publication dans Astrophysical Journal. Allamandola était co-auteur de l'article, avec Yufei Liu, Alessandra Ricca et Andrew L. Mattioda, également d'Ames.

Le Jet Propulsion Laboratory de la NASA, Pasadena, en Californie, gère la mission Spitzer Space Telescope pour la Direction des missions scientifiques de la NASA, Washington. Les opérations scientifiques sont menées au Spitzer Science Center du California Institute of Technology, également à Pasadena. Caltech gère le JPL pour la NASA.